CN202509361U - 一种高性能橡胶沥青复合封层 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高性能橡胶沥青复合封层，包括铺设在混凝土路面的橡胶沥青粘结层和位于粘结层上部的微表处，在橡胶沥青粘结层与微表处之间嵌入单层单粒径碎石。本封层结构可作为高速公路路面预防性养护手段，工艺简单，节能环保；单粒径碎石与微表处构成路面摩擦力“接力”组合结构，橡胶沥青粘结层与单层单粒径碎石可有效延缓与抑制裂缝的发展，恢复路面功能并延长路面使用寿命，较之其他养护技术本实用新型更加适用于国内半刚性基层路面结构的养护维修。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能橡胶沥青复合封层，属于工程与材料领域。
背景技术
路面养护技术发展到今天，已经开发出一系列沥青路面预防性养护处置工艺和措施，如雾封层、封缝、稀浆封层、石屑封层、微表处、砂封层、开普封层、三明治封层、超薄磨耗层、薄层HMA加铺层(＜25mm)、沥青路面再生技术等等，其中，稀浆封层和微表处等在我国高速公路养护中应用最为广泛，并且已形成国家规范，而一些在发达国家应用广泛的养护新技术在我国虽有应用，但基本上尚处于试验阶段，并未大规模应用于路面养护，况且这些技术仍存在一定的缺陷：
雾封层(Fog Seals)：将一定配比的乳化沥青喷洒到路面上。该技术主要用于封闭道路表面微裂缝，恢复已经老化的路面，防止路面松散，以及改善路肩轮廓线。但该封层会显著降低路面抗滑性能，不能应用于抗滑性能较差的路面。
石屑封层(Chip seal)：将沥青结合料撒布到路面之后立即覆盖集料的技术。该技术施工方便，具有良好的耐久性，并能改善路表抗滑能力，但是抗噪声能力差。
开普封层(Cape seal)：开普封层改善了石屑封层耐久性、抗滑性、噪声等方面的缺点，可以获得更大的厚度，替代薄层罩面而具有更好的费用一效益，但开普封层无法有效防止原有路面裂缝的扩展。
微表处(Micro-surfacing)：具有修复轻微车辙、降低噪声、减轻水损坏等功能，但试验方法和评价指标体系尚不完善，其中比较重要的指标如裹覆率和完整率等在我国试验规程中没有说明，也缺少相关的仪器，同时该技术无法防止原有路面裂缝的扩展。
超薄磨耗层罩面技术：OGFC薄层罩面、Novachip超薄磨耗层等，可有效改善路面行使状况，增加路面的抗滑性能和表面排水性能，处理轻微车辙。这种技术在我国尚处于使用的初步阶段，广东、河北、河南、东北修建了一些试验路，但均要借鉴国外的研究和使用经验，尚没有形成我们自己的完整的设计方法和相应的技术指标要求，同时该路面处置方式工程造价较高。
以上种种情况表明，有关路面预防性养护措施的性能和效益的全面的现场数据的缺乏使得开发针对最优方法的指导非常困难。而且，只是收集有关预防性养护措施的“成功案例”是不够的。这一方面是由于经济因素的制约，更重要的是对新技术性能、效益的评价缺乏量化的研究手段和方法，以致于经常要“借鉴”国外的技术和方法，严重阻碍了我国预防性养护技术的发展。对于国内道路设计施工中普遍采用的半刚性基层路面结构，现有的路面养护技术无法彻底解决路面面层开裂带来的基层破坏问题，而解决该问题的核心在于寻求一种能够提供良好的路面防水性能而同时又具备良好的抗滑性能的路面养护新技术。
发明内容
本发明的目的是为克服现有路面预防性养护技术存在的缺陷与不足，提供一种结构简单、价格低廉、施工方便、可靠性好的高性能橡胶沥青复合封层。
本发明的目的可以通过采用以下技术方案予以实现：
一种高性能橡胶沥青复合封层，包括铺设在混凝土路面的橡胶沥青粘结层和位于粘结层上部的微表处，在橡胶沥青粘结层与微表处之间嵌入单层单粒径碎石。
优选地，所述微表处级配类型为MS-3型。
优选地，所述碎石的粒径范围为以下两种中任意一种：9.5～13.2mm，13.2～16.0mm。
优选地，所述碎石顶部距离微表处表面的距离为2～5mm。
优选地，所述碎石为玄武岩或辉绿岩。
优选地，所述橡胶沥青为50#或70#道路石油沥青改性。橡胶沥青的制备采用湿法工艺，具体工艺为：加热橡胶沥青至180℃，外掺质量分数20％橡胶粉，160℃搅拌0.5h，高速剪切2h，125℃融胀发育15h，高速剪切0.5h。采用40目橡胶粉，橡胶粉密度应为1.15±0.05g/cm3，应无铁丝或其它杂质，纤维比例应不超过0.5％，要求含有橡胶粉重量4％的碳酸钙，以防止胶粉颗粒相互粘结。
橡胶沥青用量根据养护路面特性的不同进行选择，对于老化严重的沥青混凝土路面或水泥混凝土路面，橡胶沥青用量为2.0kg/m2～2.2kg/m2；对于轻微老化的沥青混凝土路面，橡胶沥青用量为1.8kg/m2～2.0kg/m2。具体沥青用量根据《微表处和稀浆封层技术指南》中的相关规定确定。采用橡胶沥青作为粘结层，并与单层单粒径碎石共同构成应力吸收结构。橡胶沥青的制作采用湿法工艺，通过高温高速剪切制作，并需经过设定时间的养护发育，以得到粘结力好、延度适中、弹性恢复能力强的橡胶改性沥青。
碎石用量要求满布待养护路面，具体用量根据现场试验确定，亦可按现有经验预估，一般用量为9kg/m2～12kg/m2。
上述高性能橡胶沥青复合封层用于路面矫正性养护以及预防性养护工作中，封层铺设在经简单处置的旧沥青混凝土路面面层或经简单处置的水泥混凝土路面上。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本封层结构可作为高速公路路面预防性养护手段，工艺简单，造价低廉，节能环保，具有良好的路面防水性能。由于改性橡胶沥青具有良好的粘性与延展特性，喷洒在路表面的橡胶沥青较之乳化沥青或者普通热沥青具有更加良好的封闭路面裂缝功能。这保证了路面在炎热的夏季或者寒冷的冬季中能够保持良好的抗渗性能，从而保持半刚性基层的干燥，防止水损害的发生。同时，改性橡胶沥青与单粒径碎石构成应力吸收结构，又防止了裂缝的进一步扩展。
(2)高性能橡胶沥青复合封层具有良好的抗滑性能。单粒径碎石封层与覆盖在其上的微表处材料构成了抗滑性能的“接力”效果(图2)。橡胶沥青粘结层与单层单粒径碎石可有效延缓与抑制裂缝的发展，恢复路面功能并延长路面使用寿命。
(3)高性能橡胶沥青复合封层具有修复路面微小病害、恢复路面抗滑性能、防水和抑制反射裂缝的保护效果，以及施工速度快、养护可靠度高、经济性良好的特点。
(4)通过“主驱动轮式路面表面功能加速加载评价系统”(专利公开号CN201402236)对高性能橡胶沥青复合封层的室内模拟试验，试验结果表明路面抗滑性能在轮胎作用30000次左右时上升，而后缓慢下降。这是由于表层微表处材料逐渐被磨耗后，单粒径碎石逐渐露出改善路面抗滑性能，从而延长封层的服务寿命。该封层较之其他养护技术更加适用于国内半刚性基层路面结构的养护维修。
附图说明
图1是本发明的高性能橡胶沥青复合封层的结构示意图。
图2高性能橡胶沥青复合封层抗滑性能变化曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种高性能橡胶沥青复合封层的施工方法，包括如下步骤：
(1)橡胶沥青的制备方法：加热50#道路石油沥青至180，外掺20％的40目橡胶粉，160℃搅拌0.5h，高速剪切2小时，125℃融胀发育15h，高速剪切0.5h后120℃储存12小时备用；
(2)清理路面，橡胶沥青加热至160，施工时采用沥青撒布设备将橡胶沥青均匀喷洒于路面上；
(3)在橡胶沥青喷洒施工完1分钟内均匀撒布碎石，并采用胶轮压路机碾压3遍，后清理浮动碎石；
(4)进行微表处施工，封层施工完成需养护3.5小时后方能开放交通。
如图1所述，上述得到的高性能橡胶沥青复合封层，包括铺设在混凝土路面4的橡胶沥青粘结层3和位于粘结层上部的微表处1，在橡胶沥青粘结层3与微表处1之间嵌入9.5mm单层单粒径碎石2(用量9.5kg/m2)，碎石为辉绿岩，橡胶沥青用量1.9kg/m2，MS-3型微表处。所述碎石顶部距离微表处表面的距离为3mm。
如图2所示，采用“主驱动轮式路面表面功能加速加载评价系统”对高性能橡胶沥青复合封层进行室内试验的抗滑性能检测结果。试验结果表明路面抗滑性能在轮胎作用30000次左右时上升，而后缓慢下降。这是由于表层微表处材料逐渐被磨耗后，单粒径碎石逐渐露出改善路面抗滑性能，从而延长封层的服务寿命。
Claims (6)
1.一种高性能橡胶沥青复合封层，其特征在于，包括铺设在混凝土路面的橡胶沥青粘结层和位于粘结层上部的微表处，在橡胶沥青粘结层与微表处之间嵌入单层单粒径碎石。
2.根据权利要求1所述的复合封层，其特征在于，所述微表处级配类型为MS-3型。
3.根据权利要求1或2所述的复合封层，其特征在于，所述碎石的粒径范围为以下两种中任意一种：9.5～13.2mm，13.2～16.0mm。
4.根据权利要求3所述的复合封层，其特征在于，所述碎石顶部距离微表处表面的距离为2～5mm。
5.根据权利要求4所述的复合封层，其特征在于，所述碎石为玄武岩或辉绿岩。
6.根据权利要求5所述的复合封层，其特征在于，所述橡胶沥青为50#或70#道路石油沥青改性。
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